张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计
开关电源原理与设计-张占松-目录
第一篇PWM开关变换器的基本原理第一章开关变换器概论 (1)第一节什么是开关变换器和开关电源 (1)第二节DC-DC 变换器的基本手段和分类 (1)第三节DC-DC 变换器主回路使用的元件及其特性 (3)第二章基本的PWM变换器主电路 (7)第一节概述 (7)第二节Buck 变换器 (7)第三节Boost 变换器 (19)第四节Buck-Boost 变换器 (30)第五节Cuk 变换器 (36)第六节四种基本型变换器的比较 (43)第三章带变压器隔离的各种DC-DC 变换器拓 (46)第一节概述 (46)第二节变压隔离器的理想结构 (46)第三节单端变压隔离器的磁复位技术 (49)第四节自激推挽式变换器的工作原理 (53)第五节能量双向流动的DC-DC变压隔离器 (58)第六节有并联DC-DC 变压隔离器的Buck 变换器 (60)第七节有全桥或半桥DC-DC 变压隔离器的Buck 变换器 (70)第八节正激变换器 (72)第九节有并联DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (75)第十节有全桥或半桥DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (81)第十一节有单端DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (83)第十二节变换器的组合电路 (85)第十三节有变压隔离器的Cuk变换器 (92)第十四节有变压隔离和零纹波的Cuk变换器电路 (96)第十五节有变压隔离器的其它结线方式 (101)第四章变换器中的功率开关元件及其驱动电路 (105)第一节双极型晶体管 (105)第二节双极型晶体管的基极驱动电路 (108)第三节功率场效应管 (114)第四节功率场效应管的驱动问题 (119)第五节IGBT 管 (123)第六节MCT 管 (130)第七节开关元件的安全工作区及其保护 (144)第五章磁性元件的特性与计算 (152)第一节概述 (152)第二节磁性材料及铁氧体磁性材料 (158)第三节高频变压器设计方法 (162)第四节电感器设计方法 (179)第五节抑制尖波线圈与常模、共模扼流线圈 (196)第六节电流互感器的设计方法 (200)第七节非晶、超微晶（纳米晶）合金软磁材料特性及应用 (204)第六章开关电源的占空比空控制电路及集成开关变换器的原理与应用 (206)第一节开关电源系统的隔离技术 (206)第二节PWM开关电源的集成电路（IC） (209)第三节适用于功率场效应管控制的IC 芯片 (213)第四节电流控制型脉宽调制器 (216)第五节μPC1099开关电源脉宽调制器 (222)第六节集成的开关电源芯片工作原理及其应用 (229)第七章功率整流管 (263)第一节功率整流二极管 (263)第二节同步整流管SR (268)第八章有源功率因数校正器 (273)第一节AC-DC 电路的输入电流谐波分量 (273)第二节功率因数和THD (277)第三节Boost 功率因数校正器（PFC）的工作原理 (278)第四节APFC的控制方法 (280)第五节反激式功率因数校正器 (288)第九章开关电源并联系统的均流技术 (292)第一节概述 (292)第二节开关电源并联均流系统常用的均流方法 (295)第十章开关电源的小信号分析 (303)第一节概述 (303)第二节电感电流连续时的状态空间平均法 (303)第三节电流连续时的平均等效电路标准化模型 (306)第四节电流不连续时的标准化模型 (312)第五节复杂变换器的模型 (314)第六节用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题 (316)第二篇PMW 开关变换器的设计第一章反激变换器的设计 (319)第一节概述 (319)第二节反激式变换器的设计方法举例 (323)第三节反激式变换器的缓冲器设计 (339)第四节双晶体管的反激变换器 (344)第五节隔离式自振荡反激变换器 (347)第二章单端正激变换器的设计 (356)第一节概述 (356)第二节工作原理 (356)第三节变压器的设计方法 (359)第三章双晶体管正激变换器的设计 (368)第一节概述 (368)第二节双晶体管正激变换器变压器设计 (370)第四章半桥变换器的设计 (374)第一节半桥变换器的工作原理 (374)第二节偏磁现象及其防止方法 (375)第三节软启动及双倍磁通效应 (380)第四节变压器设计 (381)第五节控制电路 (384)第五章桥式变换器的设计 (387)第一节概述 (387)第二节工作原理 (387)第三节变压器设计方法 (389)第六章双驱动变压器的推挽变换器的设计 (395)第一节概述 (395)第二节工作原理 (395)第三节开关功率管的缓冲环节 (398)第四节推挽变换器中变压器的设计 (398)第七章H7C1 为材质PQ 磁芯高频变压器的设 (404)第一节损耗及设计原则简介 (404)第二节表格曲线化的设计方法 (409)第八章开关电源设计与制作的几个常见问题 (417)第一节干扰与绝缘 (417)第二节效率与功率因数 (422)第三节智能化与高可靠性 (423)第四节高频电流效应与导体选择和布置 (424)第三篇软开关-PWM变换第一章软开关功率变换技术 (430)第一节硬开关技术与开关损耗 (430)第二节高频化与软开关技术 (431)第三节零电流开关（ZCS）和零电压开关（ZVS） (432)第四节准谐振变换器（QRC）简介 (433)第二章ZCS-PWM 和ZVS-PWM 变换技 (436)第一节ZCS-PWM 变换器 (436)第二节ZVS-PWM 变换器 (439)第三章零转换-PWM 软开关变换技术 (443)第一节零转换-PWM 变换器 (443)第二节ZCT-PWM 变换器 (443)第三节ZCT-PWM 开关 (446)第四节ZVT-PWM 变换器 (447)第四章移相控制全桥(FB)ZVS-PWM 变换技 (451)第一节FB ZVS-PWM 变换器的工作原理 (451)第二节FB ZVS-PWM 变换器运行模式分析 (453)第三节FB ZVS-PWM 变换器分析 (455)第四节FB ZVS-PWM 变换器开发与应用 (456)第五节移相式全桥ZV-ZCS-PWM变换器 (457)第五章有源钳位ZVS-PWM 变换 (459)第一节有源钳位ZVS-PWM 正激变换器 (459)第二节有源钳位ZVS-PWM 正、反激组合式变换器 (462)第四篇开关电源的计算机辅助分析与设计第一章开关电源的计算机仿真 (467)第一节电力电子电路的计算机仿真技术 (467)第二节用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源 (469)第三节离散时域法仿真 (489)第二章开关电源的最优设计 (503)第一节概述 (503)第二节工程最优化的基本概念 (504)第三节应用最优化方法的几个问题 (508)第四节DC-DC 桥式开关变换器的最优设计 (511)第五节单端反激PWM 开关变换器的优化设计 (522)第六节PWM 开关电源控制电路补偿网络的优化设计 (525)第七节DC-DC 全桥移相式ZVS-PWM 开关电源补偿网络的最优设计 (539)。
开关电源的原理与设计
开关电源的原理与设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍开关电源的原理与设计。
二、开关电源的原理开关电源的基本原理是利用开关管（MOS管）的导通和截止来控制电源输出。
其主要由输入滤波电路、整流电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。
1. 输入滤波电路输入滤波电路的作用是将交流电转换为稳定的直流电。
它由电容和电感构成，通过对电流的整流和滤波作用，使得输出电压平稳。
2. 整流电路整流电路主要由二极管桥整流电路组成，将交流电转换为脉冲直流电。
二极管桥整流电路具有整流和滤波功能，可以将交流电转换为脉动较小的直流电。
3. 变换电路变换电路是开关电源的核心部分，主要由开关管、变压器和输出电感组成。
开关管的导通和截止控制了电源的输出电压，变压器用于提高或降低电压。
通过开关管的开关动作，可以实现高效率的电能转换。
4. 输出电路输出电路由输出电容和负载组成，用于稳定输出电压并提供给负载使用。
输出电容的作用是存储能量，平稳输出直流电压。
5. 控制电路控制电路主要由控制芯片和反馈电路组成，用于监测和控制输出电压。
控制芯片通过反馈电路不断调整开关管的导通和截止，以保持输出电压的稳定。
三、开关电源的设计开关电源的设计需要考虑输入电压、输出电压、输出功率、效率和稳定性等因素。
1. 输入电压根据应用场景的不同，可以选择不同的输入电压范围。
常见的输入电压有220V交流电和110V交流电。
2. 输出电压输出电压是开关电源设计的关键参数之一，需根据实际需求确定。
常见的输出电压有5V、12V、24V等。
3. 输出功率输出功率是开关电源能够提供的最大功率，需根据负载的功率需求确定。
需要注意的是，输出功率不能超过开关电源的额定功率。
4. 效率开关电源的效率是指输出功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。
较高的效率意味着更少的能量损耗，可提高整个系统的能量利用率。
5. 稳定性开关电源的稳定性是指输出电压的稳定性，即在负载变化或输入电压波动时，输出电压的变化情况。
2012毕业设计任务书(36v,300W反激式开关电源设计)
课 题:
36V/300W反激式开关电源设计
专业
电气工程及其自动化
学生姓名
邓方宜
班级
BM电器081
学号
0851402134
指导教师
胡国文
专业系主任
顾春雷
发放日期
2012年2月12日
博雅学院
1.毕业设计(论文)任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）
1)内容：
(1) 收集资料，比较各种变换器，说明反激式变换器的优点，确定课题方案；
5.5—5.22
撰写毕业设计说明书。
5.23—5.27
修改并完成整个设计说明书。
5.28—6.2
完成毕业设计资料、准备毕业设计答辩。
7.教师签字：制定日期：年月日
8. 审批：
专业系意见：
专业系主任（签字）
年月日
2）中文摘要一份（6000字以上，A4纸）；
3）完成英文资料翻译一份（3000字以上，16K或A4纸打印）。
5.参考文献
[1]《新型单片开关电源设计与应用技术》沙占友等编著，电子工业出版社，2004年10月。
[2] 《开关电源的原理与设计》张占松，蔡宣三编著，电子工业出版社，2004年9月。
[3] 《单片开关电源——应用电路-PCB布线》周志敏，周纪海，纪海华等编著，电子工业出版社，2004年9月。
(3)工作效率
输出效率：η≥80%。
4) 工作要求：
(1)设计36V/300W反激式开关电源原理框图；
(2)设计PCB线路板图；
(3)所设计的图纸的图形符号和文字符号应符合有关电气制图国家新标准。
2.图纸内容及张数
1）电路原理图1张；
34063使用方法
34063 34063A的使用34063的应用34063由于价格便宜，开关峰值电流达1.5A，电路简单且效率满足一般要求，所以得到广泛使用。
在ADSL应用中，34063的开关频率对传输速率有很大影响，在器件选择及PCB设计时需要仔细考虑。
线性稳压电源效率低，所以通常不适合于大电流或输入、输出电压相差大的情况。
开关电源的效率相对较高，而且效率不随输入电压的升高而降低，电源通常不需要大散热器，体积较小，因此在很多应用场合成为必然之选。
开关电源按转换方式可分为斩波型、变换器型和电荷泵式，按开关方式可分为软开关和硬开关。
斩波型开关电源斩波型开关电源按其拓扑结构通常可以分为3种：降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-boost)。
降压型开关电源电路通常如图1所示。
图1中，T为开关管，L1为储能电感，C1为滤波电容，D1为续流二极管。
当开关管导通时，电感被充磁，电感中的电流线性增加，电能转换为磁能存储在电感中。
设电感的初始电流为iL0，则流过电感的电流与时间t的关系为：iLt= iL1+(Vi-Vo-Vs)t/L，Vs为T的导通电压。
当T关断时，L1通过D1续流，从而电感的电流线性减小，设电感的初始电流为iL1，则则流过电感的电流与时间t的关系：iLt="iL1-"(Vo+Vf)t/L，Vf为D1的正向饱和电压。
图1降压型开关电源基本电路34063的特殊应用● 扩展输出电流的应用DC/DC转换器34063开关管允许的峰值电流为1.5A，超过这个值可能会造成34063永久损坏。
由于通过开关管的电流为梯形波，所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。
如果使用较大的电感，这个差值就会比较小，这样输出的平均电流就可以做得比较大。
例如，输入电压为9V，输出电压为3.3V，采用220μH 的电感，输出平均电流达到900mA，峰值电流为1200mA。
单纯依赖34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到，但可靠性会受影响。
浅谈开关电源设计方案及应用前景
浅谈开关电源设计及应用前景院校：*******班级：*******姓名：*******学号：*******浅谈开关电源设计及应用前景一、简介随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
电力电子技术课程设计题目
设计任务书1 舞台灯光控制电路的设计与分析√一、设计任务设计一个舞台灯光控制系统，通过给定电位器可以实现灯光亮度的连续可调。
灯泡为白炽灯，可视为纯电阻性负载，灯光亮度与灯泡两端电压（交流有效值或直流平均值）的平方成正比。
二、设计条件与指标1.单相交流电源，额定电压220V；2.灯泡：额定功率2kW，额定电压220V；3.灯光亮度调节范围（10~100）%；4.尽量提高功率因数，并减小谐波污染；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图和触发电路的原理框图；3.参数计算，选择主电路元件参数；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.典型工况下的谐波分析与功率因数计算；6.撰写课程设计报告。
四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出版社。
设计任务书2 永磁直流伺服电机调速系统的设计√一、设计任务设计一个永磁直流伺服电机的调速控制系统，通过电位器可以调节电机的转速和转向。
电机为反电势负载，在恒转矩的稳态情况下，电机转速基本与电枢电压成正比，电机的转向与电枢电压的极性有关。
电机的电枢绕组可视为反电势与电枢电阻及电感的串联。
二、设计条件与指标1.单相交流电源，额定电压220V；2.电机：额定功率500W，额定电压220V dc，额定转速1000rpm，Ra=2Ω，La=10mH；3.电机速度调节范围±（10~100）%；4.尽量减小电机的电磁转矩脉动；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；3.参数计算，选择主电路元件参数分析主电路工作原理；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.撰写课程设计报告。
四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出版社；3.余永权，《单片机在控制系统中的应用》，电子工业出版社；设计任务书3 PWM开关型功率放大器的设计√一、设计任务常用的功率放大器为线性功放，功率管工作于线性放大区域，性能好，但功耗大。
DC--DC转换器34063的应用
DC/DC转换器34063的应用34063由于价格便宜，开关峰值电流达1.5A，电路简单且效率满足一般要求，所以得到广泛使用。
在ADSL 应用中，34063的开关频率对传输速率有很大影响，在器件选择及PCB设计时需要仔细考虑。
线性稳压电源效率低，所以通常不适合于大电流或输入、输出电压相差大的情况。
开关电源的效率相对较高，而且效率不随输入电压的升高而降低，电源通常不需要大散热器，体积较小，因此在很多应用场合成为必然之选。
开关电源按转换方式可分为斩波型、变换器型和电荷泵式，按开关方式可分为软开关和硬开关。
斩波型开关电源斩波型开关电源按其拓扑结构通常可以分为3种：降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-boost)。
降压型开关电源电路通常如图1所示。
图1中，T为开关管，L1为储能电感，C1为滤波电容，D1为续流二极管。
当开关管导通时，电感被充磁，电感中的电流线性增加，电能转换为磁能存储在电感中。
设电感的初始电流为iL0，则流过电感的电流与时间t的关系为：iLt= iL1+(Vi-Vo-Vs)t/L，Vs为T的导通电压。
当T关断时，L1通过D1续流，从而电感的电流线性减小，设电感的初始电流为iL1，则则流过电感的电流与时间t的关系：iLt=iL1-(V o+Vf)t/L，Vf为D1的正向饱和电压。
图1降压型开关电源基本电路34063的特殊应用●扩展输出电流的应用DC/DC转换器34063开关管允许的峰值电流为1.5A，超过这个值可能会造成34063永久损坏。
由于通过开关管的电流为梯形波，所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。
如果使用较大的电感，这个差值就会比较小，这样输出的平均电流就可以做得比较大。
例如，输入电压为9V，输出电压为3.3V，采用220μH的电感，输出平均电流达到900mA，峰值电流为1200mA。
单纯依赖34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到，但可靠性会受影响。
开关电源中的电流型控制模式
开关电源中的电流型控制模式摘要：讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点，以及与之有关的斜波补偿技术。
关键词：开关电源；电流型控制；斜波补偿1引言PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时，通过检测被控制信号与基准信号的差值，利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度，从而改变输出电压的平均值，使得开关电源的输出电压保持稳定。
以开关电源中的降压型变换为例（其它类型如正激型、推挽型等，均可由降压型派生得到），图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。
图1降压型开关电源根据选用不同的PWM控制模式，图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号，用于完成稳压调节过程。
目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样，即形成2类控制方式：电压控制模式与电流控制模式。
2电流控制模式的工作原理图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。
它的主要特点是：将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比，使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。
从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。
在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阈值。
电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电感电流的动态变化，电压外环只负责控制输出电压。
因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。
图2检测输出电感电流的电流型控制原理框图实际电路以单端正激型电源为例，如图3所示。
误差电压信号Ue送至PWM比较器后，并不是像电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜波比较调宽，而是与一个变化的、峰值代表功率开关上的电流信号(由Rs上采样得到)的三角状波形信号(电感电流不连续)或矩形波上端叠加三角波合成波形信号(电感电流连续)比较，然后得到PWM脉冲关断时刻。
开关电源的原理与设计
图8-23 半桥式变换器的工作波形
- UF
A +
U REF
C
D
构
三角波 发生电路
基准电压电 路
-
L
iL
DC
+
IO RL UO
-
采样电路
+
R1
RL UO R2
-
(二)工作原理
uA与uB占空比之间关系如图。 uA越大，uB的占空比越大。
T
+
uE
比较器
U I uB
比较放大器
u +
A
U -
F
A
C -
uT
+
U REF
UO UF uA q -
100～5000W 焊机，超声电源，计算机电源等
全桥式变换器
500W～ 30kW
焊机、高频感应加热，交换机等
1、单端反激式
图8-15 单端反激式变换器 （1） 磁通临界连续的工作情况：
临界连续状态时的电压电流波形
（2） 磁通不连续的工作状态 图8-17 磁通不连续时的工作波形
（3） 磁通连续的工作状况 图8-18 磁通连续时的工作波形
输出电压UO为 T=ton+toff是开关的周期; ton是导通时间; toff是截止时间; q=ton/T 是脉冲占空系数。
T
L
+
uE
iL
+ IO
U I uB
D C RL UO
-
如何稳压
电路根据输出电压的变化情况自动调节
uB的脉冲占空系数q,调节UO的大小，达到
稳定输出电压的目的。
电路缺点
输出电压UO的脉动成分与负载电流的大小和 滤波电路L、C的取值有关。L、C的取值越大，输
新型小功率开关电源补偿电路的研制
第3期 2008年6月工矿自动化 Industry and Mine Automation No.3 J un.2008 文章编号:1671-251X(2008)03-0033-03新型小功率开关电源补偿电路的研制刘 凌1, 张康智2, 李 彬3(1.西安文理学院,陕西西安 710065;2.西安航空技术高等专科学校,陕西西安 710077;3.陕西压延设备厂,陕西渭南 711711) 摘要:文章介绍了一种以BUC K为核心的变换器的结构和工作原理,探讨了开关电源中反馈控制的传递函数和环路参数的设计,阐述了变换器双极点-双零点补偿网络的设计原理与具体过程。
实验结果表明:采用补偿器后的变换器具有频响快、负载调整率高、输出电压稳定、暂态响应好等优点。
关键词:开关电源;BUC K变换器;双极点-双零点补偿器;环路补偿 中图分类号:T D611;TM643 文献标识码:A收稿日期:2007-10-21作者简介:刘 凌(1974-),陕西武功人,硕士,研究方向为智能监测与控制。
0 引言开关电源的核心部分是DC-DC变换器,由于DC-DC变换电路可以实现直流电压大范围的升压和降压,而且效率高、易于控制,在电力传输和工业。
但是DC-DC变换电路输出可能有偏差,环路设计就变成一项很重要的工作,它关系到电路的稳定性、响应速度动态过冲等指标。
但由于缺乏环路设计的理论分析,往往需要花费大量的时间来调试。
本文运用电压反馈型BUC K变换器的主拓扑和反馈控制模式作为DC-DC变换器的核心,通过双极点-双零点补偿电路进一步探讨了反馈控制的传递函数和环路参数的设计方法。
1 BUCK变换器的结构和工作原理电压反馈型BUC K变换器闭环控制系统由PWM控制器、IC芯片和反馈补偿网络3个部分组成,如图1所示。
V in-输入电压;V out-输出电压;V f-反馈电压图1 BUC K变换器闭环控制系统结构框图 图2为典型的BUC K变换器没有补偿电路的开环图,为了简化分析,假定功率开关管Q和D为图2 典型BUC K变换器没有补偿电路的开环图理想开关,滤波电感L为理想电感(电阻为0),电路工作在连续电流模式(CCM)下。
开关电源设计
摘要:随着20世纪末全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
关键词:电源设计仿真及应用1设计要求1.1目的和要求开关电源通常是由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成的，指利用现代电子电力技术，控制开关接通和断开的，维持稳定输出电压的一种电源。
随着电力电子技术的高速发展，各种电子设备开始充斥人们的生活，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，被广泛应用在程控交换机、通讯等设备中。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，同时也为开关电源提供了广泛的发展空间。
1.2性质开关电源的性质有以下几点：1.2.1宽电压工作范围。
开关电源适用的交流电源范围很宽，当输入的交流电压在85~265V之间变化时，均可正常稳定地输出设备所需要的直流电压，输出电压的变化小于2%。
因此，开关电源特别适用于电网电压不稳定、波动较大的地区。
1.2.2功率损耗小。
由于开关电源工作频率高，一般都在20kHz以上，因此滤波元件的数值大大减小，从而减小功耗，特别是开关管工作在开关状态，不需要加很大面积的散热片，目前空载功耗可以做到小于0.3W，甚至更小，较小的功率消耗使机内温升较低，机内电子元器件可以长期稳定工作，因此采用开关电源，极大地提高了整机设备的稳定性和可靠性。
1.2.3体积小且重量轻。
开关电源适配器使用的元器件虽多，但没有使用体积大、比较重的线性电源变压器，节省大量的漆包线和硅钢片，故实际体积和重量比低频线性电源适配器小得多，且轻得多。
高效率双管正激变换器的研究 开题报告要点
高效率双管正激变换器的研究一、课题来源、意义、目的、国内外概况与预测如何提高电能的利用率一直是电力电子领域最为重要的研究方向，而且必将成为未来该领域研究热点，并在某种程度上决定电力电子技术未来的兴衰命运。
DC/DC 变换技术一直是开关电源技术的重点，也是开关电源技术发展的基础。
DC/DC 变换是开关电源的基本单元，其他各种形式的变换电路都是DC/DC 变换电路的演变。
DC/DC 变换技术的发展伴随着开关电源技术发展，也是发展最快的电源变换技术之一。
所以，研究高效率DC/DC 变换器对电力电子技术的发展具有重要意义。
在各种隔离式DC/DC 变换器中,单管正激变换器由于具有电路结构简单、成本较低、输出电流大、工作可靠性高等优点而广泛应用于中小功率变换场合，更成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。
但由于主开关管电压应力较大而不适合输入电压高的场合。
传统双管正激变换电路使得正激电路的主开关电压应力减小了一半左右，但是受复位机制的限制，它的工作占空比只能小于0.5，不适合电压范围较宽的场合。
且开关管工作在硬开关状态下，开关损耗大，在不断追求高频化的今天，显得不合时宜。
本着最大可能提高电路效率的原则，本文着重研究了一种高效率双管正激变换器。
目前，通常采用的磁复位方法主要有以下几种： (1) 采用辅助绕组复位； (2) 采用RCD 复位； (3) 采用LCD 复位； (4) 采用谐振复位； (5) 采用有源钳位复位。
1、辅助绕组复位正激变换器VOV图一所示的单端正激变换器的隔离变压器有三个绕组：一次绕组1N 、二次绕组2N 和去磁绕组3N 。
在on T 时间内，T 导通，2D 导通，1D 、3D 截止，电源向负载传递能量，此时，磁通增量为11(/)(/)D on D S V N T V N DT ∆Φ=⋅=⋅，输出电压为21/o D v N N V =⋅。
在随后的off T 时间内，T 阻断，2D 截止，1D 导通续流，3D 导通向电源回馈能量。
开关电源的原理与应用设计
开关电源的原理与应用设计1. 引言开关电源是一种能够将电能进行高效率转换的电源供给设备，具有体积小、重量轻、效率高等优点。
本文将介绍开关电源的工作原理以及其在实际应用中的设计考虑。
2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理是利用开关管（或开关管及二极管）进行开关操作，将输入电源的直流电压先转换为高频交流电压，再经过变压器进行降压和整流，最后通过滤波电路得到稳定的直流输出电压。
开关电源的工作流程如下： - 输入直流电压的整流：输入直流电压首先经过整流电路，将交流电压转换为直流电压。
- 高频开关操作：经过整流的直流电压接入一个开关电路，通过开关操作使输入电压变为高频交流电压。
- 变压器变压降压：高频交流电压经过变压器降压变成所需的输出电压。
- 整流和滤波：经过变压器降压的交流电压再次进行整流和滤波，得到稳定的直流输出电压。
3. 开关电源的应用设计考虑在设计开关电源时，需考虑以下几个方面： - 输入电压范围：确定输入电压的范围，以满足实际应用的需求。
一般为宽范围输入或窄范围输入。
- 输出电压和电流：根据实际需求确定输出的电压和电流。
- 效率要求：考虑整个开关电源系统的效率，以提高能源利用率。
- 稳定性要求：确保输出电压的稳定性，以满足实际应用的需求。
- 保护功能：设计过载保护、短路保护等功能，以保证开关电源的安全和可靠性。
- EMC设计：考虑电磁兼容性问题，以减少电磁干扰和提高抗干扰能力。
- 散热设计：保证开关电源能够正常工作并降低温度。
- 成本和体积：综合考虑成本和体积，以满足实际应用的要求。
4. 开关电源的应用领域开关电源在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几方面： - 电子设备：如计算机、通信设备、医疗设备等。
- 工业控制：如工控机、PLC等工业自动化设备。
- 航空航天：如飞机、卫星等航空航天设备。
- 新能源：如太阳能、风能等新能源设备。
- 交通运输：如电动汽车、电动自行车等。
开关电源原理与设计
开关电源原理与设计
开关电源是一种将电能转换为所需电压、电流和频率的电源设备，广泛应用于各种电子设备中。
它具有体积小、效率高、稳定性
好等特点，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。
本文将介绍
开关电源的工作原理和设计方法。
首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。
开关电源主要由
输入滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、变换电路、输出整
流滤波电路和控制保护电路等部分组成。
其中，变换电路是开关电
源的核心部分，它通过开关管的导通和关断来实现电能的转换。
在
变换电路中，一般采用开关管和变压器来实现电能的转换，通过控
制开关管的导通和关断，可以实现输出电压的调节。
其次，我们来讨论一下开关电源的设计方法。
在设计开关电源时，首先需要确定所需的输出电压和电流，然后选择合适的开关管、变压器、电容、电感等元器件。
在选择元器件时，需要考虑它们的
功率损耗、温升、效率等参数，以确保开关电源的稳定性和可靠性。
此外，还需要设计合适的控制保护电路，以确保开关电源在各种工
作条件下都能正常工作，并具有过载、短路、过压、过温等保护功能。
最后，我们来总结一下开关电源的优缺点。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，但也存在着电磁干扰大、设计复杂、成本高等缺点。
因此，在实际应用中，需要根据具体的应用场景来
选择合适的电源类型。
总的来说，开关电源是一种高效、稳定的电源设备，它在现代
电子设备中得到了广泛的应用。
通过本文的介绍，相信读者对开关
电源的工作原理和设计方法有了更深入的了解，希望能对读者在实
际应用中有所帮助。
大功率开关电源设计
2016届毕业设计方案课题名称：《大功率开关电源的设计》所在学院牵引与动力学院班级动车134班姓名李升学号 ************指导老师2016届毕业设计任务书一、课题名称：多路输出单端反激式开关电源设计二、指导老师：邓小木三、设计内容与要求：1、课题概述:开关电源是通过控制开关晶体管开通和关断时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%一90%，比普通线性稳压电源效率提高近一倍。
本课题是设计多路输出单端反激式开关稳压电源。
主电路采用多路输出单端反激变换器结构，采用控制芯片UC3844实现电压电流双闭环控制，系统工作频率在50kHZ，输出+/-5V/0.5A（共4路），+/-12V/1A,，24V/1A 共7路隔离的电压。
2、设计内容与要求：1. 设计任务1）多路输出高频开关变压器设计；2）UC3844外围电路设计；3）开关电源保护电路设计；4）用PROTEL DXP绘制电路原理图，并制作PCB；5）开关电源焊接、调试；2．技术指标1）开关电源的输入电压：AC 185~250V2）开关电源输出电压及电流：+/-5V/0.5A（共4路），+/-12V/1A,，24V/1.5A3）开关电源的开关频率：50kHZ4）开关电源的效率：≥80%四、设计参考书1）张占松，蔡宣三．开关电源的原理与设计[M]，北京：电子工业出版社，2004．2）周志敏，周纪海，纪爱华．开关电源实用电路[M]，北京：中国电力出版社，2006． 3）黄继昌．电源专用集成电路及其应用[M]，北京：人民邮电出版社，2006．4）王增福，李昶，魏永明．新编常用稳压电源电路[M]，北京：电子工业出版社，2006． 5）黄俊，王兆安．电力电子变流技术[M]，北京：机械工业出版社，2006．五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要(200-400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此文档是作为张占松高级开关电源设计之后的强化培训，基于计划安排，由申工讲解了变压器设计之后，在此文章中简单带过变压器设计原理，重点讲解电路工作原理和设计过程中关键器件计算与选型。
开关电源的工作过程相当容易理解，其拥有三个明显特征：开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频直流：开关电源输出的是直流而不是交流也可以输出高频交流如电子变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类：开关电源按照拓扑分很多类型：buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等，但是从本质上区分，开关电源只有两种工作方式：正激：是开关管开通时传输能量，反激：开关管关断时传输能量。
下面将以反激电源为例进行讲解。
1.3 反激开关电源简介反激又被称为隔离buck-boost 电路。
基本工作原理：开关管打开时变压器存储能量，开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数目可分为双端和单端反激。
根据反激变压器工作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。
根据控制方式可分为PFM 和PWM 型反激电源。
根据驱动占空比的产生方式可分为电压型和电流型反激开关电源。
我们所要讲的反激电源精确定义为：电流型PWM 单端反激电源。
1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点：结构简单价格便宜，适用小功率电源。
此类反激电源缺点：功率较小，一般在150w 以下，纹波较大，电压负载调整率低，一般大于5%。
此类反激电源设计难点主要是变压器的设计，特别是宽输入电压，多路输出的变压器。
2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程，我们将以220VAC-380VAC 输入，+5V±3%（5A），±15±5%（0.5A）三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。
提出上面要求，选择思路如下：电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较小，可以选择反激开关电源。
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张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计
开关电源是一种非线性电源，它的主要特点是具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等优点，因此被广泛地应用于各个领域。
开关电源的原理是实现对输入电源电流的高速开/关，通过电感储存能量，使输出电压保持稳定。
本文将介绍开关电源的基本原理和设计方法。
一、基本原理
开关电源的基本组成部分包括输入端、输出端、开关器、能量存储元件和控制电路。
输入端一般接入AC或DC电源，输出端连接负载电阻或电源。
开关器的作用是将电源电流高速开/关，这里采用的常见开关器有MOSFET和IGBT等。
这些器件可以实现快速开关以及高效能的转换，从而实现高效的能源转换。
能量存储元件一般使用电感器或电容器，其作用是将输入电能储存为磁场或电场，并在开关器关闭时将其释放，从而保持输出电压稳定。
控制电路主要包括PWM调制器、反馈电路和保护电路。
PWM调制器的作用是产生一定频率和占空比的脉冲信号，控制开关器的开/关时间，从而实现电压的稳定输出。
反馈电路的作用是检测负载端的电压变化并调整PWM调制器输出的脉冲信号，使输出电压保持稳定。
保护电路主要是用于保护开关器、负载端和控制电路，例如过压，过流和短路等情况。
二、设计方法
开关电源设计的关键是确定开关器、电感器或电容器的参数，以及PWM调制器的频率和占空比等参数。
下面介绍一些重要的设计步骤。
1. 确定输出参数
首先需要确定输出电压和电流的参数，即电源需要提供给负载端的电压和电流。
这取决于负载端的需求以及与之匹配的开关器和能量存储元件的能力。
2. 选择开关器和能量存储元件
根据输出参数确定适合的开关器和能量存储元件。
选择开关器时需要考虑它的导通电阻、频率响应、容错限制和工作温度等特性。
电感器和电容器的选择与开关器特性有关，例如电感器的选取应该考虑其电感值和最大电流能力，电容器的选取应该考虑其耐压能力和损耗电流等因素。
3. 设计PWM调制器
根据输出参数确定PWM调制器的频率和占空比等参数。
频率取决于开关器的特性和能量存储元件的大小，占空比取决于输出电压的需求。
在设计PWM调制器时，需要考虑其稳定性和线性性，以确保输出电压的稳定性。
4. 设计反馈电路
设计反馈电路可以实现输出电压的稳定控制。
反馈电路包括负载端电压检测电路和误差放大器。
负载端电压检测电路可以直接或通过隔离电路来检测负载端电压，误差放大器则可以调整PWM调制器输出的脉冲宽度和频率，使输出电压保持稳定。
保护电路用于保护开关器、负载端和控制电路，并防止由于过压、过流、短路等不正常情况下的损坏。
保护电路主要包括电路保险丝、过流保护、过压保护等。
总之，开关电源是一种重要的非线性电源，具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等优点。
在设计开关电源时，需要确定输出参数、选择开关器和能量存储元件、设计PWM 调制器、反馈电路和保护电路等关键参数，以实现高效能的能源转换和稳定电压输出。